background image

35

Szkoła Konstruktorów

E l e k t r o n i k a   d l a   W s z y s t k i c h

Październik 2002

i skupili się na liczniku. Inni przeprowadzi−
li próby z różnymi czujnikami. I właśnie to
zadecydowało  o  rozdziale  nagród.  Najwię−
cej  punktów,  upominki  i  nagrody  można

było  zdobyć  właśnie  za  eksperymenty  z
czujnikiem.

Upominki otrzymają: Piotr Dereszowski,

Tomasz Gajda, Bogusław Łącki, Grzegorz

Marciniak,  Radosław  Szycko  i  Marcin
Wiązania
.

Najwyżej oceniłem projekt Michała Sta−

cha. Nagrody otrzymują: Michał StachDa−
riusz  Drelicharz 
i  Mariusz  Chilmon.
Wszyscy  wymienieni  z  nazwiska  otrzymują
punkty (1...8).

Przy  okazji  przypominam,  że  nie  ma  po−

trzeby przysyłania do Redakcji kopert zwrot−
nych  ze  znaczkiem.  Listy  do  Czytelników
wysyłamy na swój koszt. Na niektóre pytania
odpowiadamy w rubryce Skrzynka Porad, na
inne  listownie.  Niestety,  niektórych  życzeń
nie jesteśmy w stanie spełnić ze względu na
szczupłość  sił  redakcyjnych  (np.  przeszuki−
wanie  katalogów  firmowych  i  ofert  handlo−
wych w poszukiwaniu jakiegoś specyficzne−
go  podzespołu,  potrzebnego  autorowi  pyta−
nia) i w takich wypadkach dołączenie znacz−
ka i koperty nie zwiększa szansy na zrealizo−
wanie prośby.

Serdecznie  zapraszam  do  udziału  w  roz−

wiązywaniu kolejnych zadań i do nadsyłania
prac w terminie.

Wasz Instruktor

Piotr Górecki

Marcin Wiązania Busko Zdrój  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .91
Mariusz Chilmon 
Augustów  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57
Dariusz Drelicharz 
Przemyśl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48
Marcin Malich 
Wodzisław Śl.   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39
Krzysztof Kraska 
Przemyśl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37
Bartłomiej Radzik 
Ostrowiec Św.   . . . . . . . . . . . . . . . . . .37
Jarosław Chudoba 
Gorzów Wlkp.   . . . . . . . . . . . . . . . . .35
Michał Stach 
Kamionka Mała  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35
Roman Biadalski 
Zielona Góra  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33
Dariusz Knull 
Zabrze  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
Piotr Romysz 
Koszalin  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
Jarosław Tarnawa 
Godziszka  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
Piotr  Wójtowicz 
Wólka Bodzechowska  . . . . . . . . . . . . .27
Rafał Stępień 
Rudy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26
Filip Rus 
Zawiercie  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
Szymon Janek 
Lublin  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
Piotr Dereszowski 
Chrzanów  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21
Mariusz Ciołek 
Kownaciska  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
Jakub Kallas 
Gdynia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
Jacek Konieczny 
Poznań  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
Michał Pasiecznik 
Zawiszów  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
Radosław Koppel 
Gliwice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
Łukasz Cyga 
Chełmek  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
Andrzej Sadowski 
Skarżysko−Kam.   . . . . . . . . . . . . . . . .16
Radosław Ciosk 
Trzebnica  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

Maciej Jurzak Rabka  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
Michał Koziak 
Sosnowiec  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
Ryszard Milewicz 
Wrocław  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
Emil Ulanowski 
Skierniewice  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
Artur Filip 
Legionowo  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
Aleksander Drab 
Zdziechowice  . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
Robert Jaworowski 
Augustów  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
Jakub Jagiełło 
Gorzów Wlkp.   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
Dawid Lichosyt 
Gorenice  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
Arkadiusz Zieliński 
Częstochowa . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
Wojciech Macek 
Nowy Sącz  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
Sebastian Mankiewicz 
Poznań  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
Paweł Szwed 
Grodziec Śl.   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
Marcin Dyoniziak 
Brwinów  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
Bartek Stróżyński 
Kęty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
Piotr Bechcicki 
Sochaczew  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Maciej Ciechowski 
Gdynia  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Mariusz Ciszewski 
Polanica Zdr.   . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Filip Karbowski 
Warszawa  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Witold Krzak 
Żywiec  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Piotr Kuśmierczuk 
Gościno  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Zbigniew  Meus 
Dąbrowa Szlach.   . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Kamil Urbanowicz 
Ełk   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Michał Waśkiewicz 
Białystok   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Piotr Wilk 
Suchedniów   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

Punktacja Szkoły Konstruktorów

C

C

C

C

o

o

o

o

 

 

tt

tt

u

u

u

u

 

 

n

n

n

n

ii

ii

e

e

e

e

 

 

g

g

g

g

rr

rr

a

a

a

a

?

?

?

?

− S

Szzkkoołłaa K

Koonnssttrruukkttoorróów

kkllaassaa IIII

Rozwiązanie zadania 76

W EdW 6/2002 zamieszczony był schemat ra−
diowego  wykrywacza  burzy,  nadesłany  jako
rozwiązanie  jednego  z  wcześniejszych  zadań
Szkoły. Układ pokazany jest na rysunku A.

Nadesłaliście wiele odpowiedzi; niektóre

opisywały  tylko  jedną  usterkę,  większość
zawierała  spostrzeżenia  o  większej  liczbie
błędów. 

Zacznijmy  od  końca.  Wiele  osób  stwier−

dziło,  że  przekaźnik  musi  być  włączony  w
kolektorach  tranzystorów  T1,  T2.  W zasa−
dzie nie musi, ale pokazany sposób grozi, że
na przekaźniku napięcie będzie zbyt małe do
uruchomienia  go.  Rysunek  B pokazuje
przypuszczalny  rozkład  napięć  przy  założe−

niu, że napięcie na złączu p−n wynosi 0,6V i
przy  pominięciu  drobniejszych  szczegółów,
jak  spadek  napięcia  na  wewnętrznym  rezy−
storze R

SC

czy wahania napięcia zasilania.

Mało kto zwrócił uwagę, że zwarcie S1 w

sytuacji, gdy na wyjściu
wzmacniacza U1B poja−
wi się stan wysoki, spo−
woduje  przepływ  prądu
zwarciowego wzmacnia−
cza  rzędu  kilkudziesię−
ciu miliamperów.

Słusznie  zwróciliście

uwagę, że R7 jest niepo−
trzebny. 

Wzmacniacz

U1B  pracuje  jako  kom−
parator.  Ponieważ  rezy−

stancja  wyjściowa  wzmacniacza  U1A jest
bardzo mała, rzędu ułamka oma, nawet przy
większych  częstotliwościach  obecność  R7
niczego  nie  zmienia.  R7  byłby  potrzebny,
gdyby U1B miał pracować jako komparator z
histerezą.  Wtedy  między  wyjściem  U1A a
wejściem „plusowym” U1B należałoby włą−
czyć rezystor o wartości 1...47k

.

Jeden  z  uczestników  podsunął  myśl,  że

U1B  miał  być  albo  uniwibratorem,  albo  za−
trzaskiem. Przy pracy w roli zatrzasku jedno−

razowe  pojawienie  się  dodatniego  napięcia
wejściowego miałoby powodować pojawienie
się na stałe dodatniego napięcia wyjściowego.
W takim przypadku należałoby jednak dodać
diodę,  przenieść  styk  S1  i  uprościć  obwody
przekaźnika na przykład według rysunku C.

Nikt z uczestników nie zwrócił uwagi na

fakt,  że  prąd  polaryzacji  wejścia  wzmacnia−
cza U1A płynąc przez R1, R2 wywoła znacz−
ny  spadek napięcia,  który  może  uniemożli−
wić  jakąkolwiek  pracę.  Kostka  LM358
ma  typowy  wejściowy  prąd  polaryzacji  −
45nA,  maksymalnie  −250nA w temp  +25

o

C

A

B

background image

i do  −500nA w pełnym  zakresie  temperatur
pracy. Rysunek D pokazuje napięcia przy prą−
dzie polaryzacji równym 250nA (0,25uA). Jak
widać, napięcie na wyjściu U1A będzie w spo−
czynki większe niż napięcie na R6, co całko−
wicie uniemożliwi pracę komparatora U1B.

Kilka osób wskazało, że niepotrzebny jest

kondensator  C2,  ale  nie  jest  to  dobre  spo−
strzeżenie.  Bez  kondensatora  układ  wzmac−
niałby sygnały stałoprądowe, w tym napięcie
niezrównoważenia  i  co  gorsza,  napięcie  na
rezystorach R1, R2 wynikające z przepływu
prądu polaryzacji.

I tu pojawia się problem ogólniejszej na−

tury – w antenie będzie się indukował głów−
nie  przydźwięk  sieci.  Oczywiście  układ  nie
powinien reagować na przydźwięk sieci.

Niskie  częstotliwości,  rzędu  50...150Hz,

należy silnie stłumić, a znacznie wzmacniać
tylko przebiegi o częstotliwościach rzędu se−
tek kiloherców. Przedstawiony układ niezbyt
dobrze spełnia te warunki.

Wprawdzie LM358 może pracować przy na−

pięciach wejściowych bliskich masy, jednak do
układu detektora burzy może okazać się za wol−
ny  –  przy  częstotliwości  100kHz  wzmocnienie

wynosi  tylko  10x (20dB),  a przy  1MHz  –
1x (0dB).  Tymczasem  wzmocnienie  zmienno−
prądowe  wyznaczone  przez  R4,  R3  wynosi
10,8x (20,6dB).

Sytuacja  ze  wzmocnieniem  jest  dodatko−

wo skomplikowana. Częstotliwość graniczna

C4 (R1, R2) wynosi około 120Hz,
czyli  z powodzeniem  przeniesie
harmoniczne sieci, a przebieg 50Hz
stłumi  w znikomym  stopniu.  Ob−
wód  C2  R3  ma  częstotliwość  gra−
niczną  około  1550Hz  i  też  niezbyt
dobrze stłumi przydźwięk sieci i je−
go harmoniczne. Powyżej częstotli−
wości  1550Hz  układ  ma  więc
wzmocnienie  równe  10,8x,  ale  ze
wzrostem  częstotliwości  wzmoc−

nienie maleje do jedności przy 1MHz. 

Przede wszystkim należałoby zastosować

znacznie  szybszy  wzmacniacz  operacyjny.
Tu  trzeba  przyznać,  że  różne  wzmacniacze
mogą mieć nieoczekiwanie różne właściwo−
ści,  jeśli  chodzi  o reakcję  na  sygnały  w.cz.
W niektórych wzmacniaczach pojawienie się
na  wejściu  sygnału  w.cz.  powoduje  przesu−
nięcie punktu pracy wewnętrznych tranzysto−
rów i wzmacniacz nieoczekiwanie zareaguje
na  sygnał.  w.cz.  zmianą  poziomu  napięcia
stałego na wyjściu. Niestety, LM358 jest zna−
ny z odporności na sygnały w.cz.

Niektórzy  proponowaliby  na  wejściu  do−

dać obwód rezonansowy, co nie jest złym po−

mysłem.  Należy  jednak  zwrócić  uwagę  na
wzmocnienie. Wynosi ono mniej niż 11 razy,
więc układ zareaguje tylko na dość duże sy−
gnały z anteny.

Kilka  osób  (najmłodszych  uczestników)

zwróciło  uwagę,  że  C3  jest  „elektrolitem”,
a jest  narysowany  jako  kondensator  stały.
Istotnie,  ale  to  niewiele  znaczący  drobiazg
w porównaniu z opisanymi błędami.

Nagrody otrzymują:

Marek  Drozd −  Stoczek,  Szymek  Sowa 
Ratno, Sławomir Nowakowski − Kobyłka.

Zadanie 80

Na  rysunku  E pokazany  jest  układ  będący
rozwiązaniem  jednego  z poprzednich  zadań
Szkoły. Jest to tor transmisji dźwięku za po−
mocą światła laserowego.

Jak zwykle pytanie brzmi:

Co tu nie gra?

Jak  zwykle  proszę  o krótkie  odpowiedzi

plus  ewentualnie  rysunek  –  poprawiony
schemat.  Kartki,  listy  i e−maile  oznaczcie
dopiskiem NieGra80 i nadeślijcie w terminie
45  dni  od  ukazania  się  tego  numeru  EdW.
Autorzy  najlepszych  odpowiedzi  otrzymają
upominki.

Piotr Górecki

36

Szkoła Konstruktorów

E l e k t r o n i k a   d l a   W s z y s t k i c h

Październik 2002

D

E

C